Question

11．硅孔雀石是一種含銅的礦石，含銅形態(tài)為 CuCO₃•Cu（OH）₂和CuSiO₃•2H₂O，同時(shí)含有SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃、Al₂O₃等雜質(zhì)．以硅孔雀石為原料直接制取硫酸銅產(chǎn)品的工藝流程如圖1所示：

請回答下列問題：
（1）寫出氯渣A成份中除SiO₂外還有H₂SiO₃（填化學(xué)式）；
（2）步驟①中加入雙氧水的作用是（用離子方程式表示）2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O
（3）步驟②調(diào)節(jié)溶液pH約為4，可以達(dá)到除去Fe³⁺而不損失CuSO₄的目的，調(diào)節(jié)溶液pH可選用的最佳試劑是C
A．Fe（OH）₃　　　　B．NH₃•H₂O　　　 　　C．CuO　　　　 D．NaOH
（4）已知常溫下，K_sp[Al（OH）₃]=3.2×10^-34，測得濾液A中Al³⁺的濃度為1×10^-2mol/L，則在濾渣B中有（填“有”或“沒有”）Al（OH）₃．
（5）為充分利用母液，某學(xué)生設(shè)計(jì)二種方案回收銅．
甲方案：如圖2所示．
乙方案：按如圖3所示裝置進(jìn)行電解．
乙方案中銅將在A（填“A”或“B”）極析出，為保持乙方案中電流恒定，B極應(yīng)該使用鐵（填“鐵”或“石墨”）作電極材料．該方案和甲相比較，最大的缺點(diǎn)是耗能．

Answer 1

分析 硅孔雀石是一種含銅礦石，含銅形態(tài)為CuCO₃•Cu（OH）₂和CuSiO₃•2H₂O，同時(shí)含有SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃、A1₂O₃等雜質(zhì)，硅孔雀石礦粉加入稀硫酸溶解，加入過氧化氫氧化亞鐵離子浸取后過濾，得到濾渣A主要為SiO₂、H₂SiO₃，濾液A含有Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，加入銅的化合物調(diào)節(jié)溶液PH=4使鐵離子全部沉淀，這樣能不引入新雜質(zhì)此時(shí)鋁離子有部分沉淀，過濾得到濾液B主要是硫酸銅溶液，含有少量硫酸鋁和硫酸溶液，通過蒸發(fā)濃縮蒸發(fā)，冷卻結(jié)晶得到硫酸銅晶體，母液中加入鐵粉，過濾可得銅，濾液中硫酸亞鐵等，加入消石灰沉淀后排放，據(jù)此答題．

解答 解：硅孔雀石是一種含銅礦石，含銅形態(tài)為CuCO₃•Cu（OH）₂和CuSiO₃•2H₂O，同時(shí)含有SiO₂、FeCO₃、Fe₂O₃、A1₂O₃等雜質(zhì)，硅孔雀石礦粉加入稀硫酸溶解，加入過氧化氫氧化亞鐵離子浸取后過濾，得到濾渣A主要為SiO₂、H₂SiO₃，濾液A含有Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、H⁺，加入銅的化合物調(diào)節(jié)溶液PH=4使鐵離子全部沉淀，這樣能不引入新雜質(zhì)此時(shí)鋁離子有部分沉淀，過濾得到濾液B主要是硫酸銅溶液，含有少量硫酸鋁和硫酸溶液，通過蒸發(fā)濃縮蒸發(fā)，冷卻結(jié)晶得到硫酸銅晶體，母液中加入鐵粉，過濾可得銅，濾液中硫酸亞鐵等，加入消石灰沉淀后排放，
（1）根據(jù)上面的分析可知，A成份中除SiO₂外還有H₂SiO₃，故答案為：H₂SiO₃；
（2）加入過氧化氫氧化亞鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（3）根據(jù)上面的分析可知，調(diào)節(jié)溶液pH的同時(shí)不能引入新的雜質(zhì)，所以可選用的最佳試劑是氧化銅，故選C；
（4）溶液pH約為4時(shí)，溶液中氫氧根離子的濃度為10^-10mol/L，此時(shí)c（Al³⁺）•c³（OH^-）=1×10^-2×（10^-10）³ =1×10^-32＞3.2×10^-34，所以有氫氧化鋁沉淀出現(xiàn)，
故答案為：有；
（5）根據(jù)電解原理，與電源負(fù)極相連的陰極上是溶液中的不活潑的金屬離子得電子析出單質(zhì)，所以要回收銅，則銅在陰極析出，為保持乙方案中電流恒定，即溶液中離子所帶電荷的濃度不變，B極即陽極應(yīng)該使用鐵做電極，由于電解過程中要消耗電能，所以該方法和甲相比較，最大的缺點(diǎn)是耗能，
故答案為：A；鐵；耗能．

點(diǎn)評 本題借助硅孔雀石為原料制取硫酸銅的工藝流程，考查了銅及其化合物性質(zhì)分析判斷，化學(xué)方程式計(jì)算應(yīng)用，沉淀溶解原理的應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．